Тема 2.3. Лучистый теплообмен.
2.3.1. Лучистый поток. Закон Стефана-Больцмана.
2.3.2. Уравнение для расчета температуры листовой заготовки полимерного материала при лучистом теплообмене.
Тема 2.4. Нагревание полимерных материалов токами высокой частоты.
2.4.1. Теоретические основы применения ТВЧ.
Нагревание с помощью токов высокой частоты
Способность полимерных материалов поглощать энергию волн СВЧ диапазона, связана с наличием у макромолекул дипольного момента. Чем больше поляризована макромолекула базовой марки полимера, тем восприимчивей композиция к нагреванию током высокой частоты. При прохождении электромагнитных волн через полимер, происходит поглощение энергии. Рассеивание энергии характеризуется тангенсом угла диэлектрических потерь. Чем выше тангенс, тем сильнее разогрев полимера в электромагнитном поле. Установки для нагревания с помощью токов высокой частоты имеют принципиальное строение:
1,3- пластины - электроны резонаторы;
4 - высоковольтные изоляторы;
5 – корпус;
2 - прогреваемый предмет, изделие.
Нагретый объект помещается между электродами резонатора, к которым подаётся высокочастотный ток напряжением 8 – 10 КВт при частоте 40 – 80 КГц. Электрод три с помощью высоковольтных изоляторов крепиться к корпусу печи. Второй электрод к корпусу заземлителя. Между электродами резонатора возникает поле напряжённостью:
В полимерных телах, имеющих значительный тангенс угла диэлектрических потерь, будет происходить трансформация СВЧ энергии в тепловую, при этом плотность потока будет равна:
F - частота электромагнитных колебаний
- диэлектрическая постоянная = 8,85 - диэлектрическая константа в вакууме;
tg d - тангенс угла диэлектрических потерь;
Е - напряжённость электромагнитного поля.
Величина теплового потока связана с физической химией.
Из этого уравнения может быть определено время нагревания полимерного материала, напряжение, размер таблетки, прессование порошка до Тк, h - коэффициент учитывающий рассеивание энергии.
Для расчёта продолжительности нагрева фенолоальдегидных, карбамидных, полиэфирных... дозирующихся материалов, перед горячим прессованием, используют уравнение:
Коэффициент Ке учитывает особенности используемого оборудования.
- коэффициенты, характеризующие геометрические параметры и рассеивание высокочастотной энергии. В частности для прессматериалов на фенольных связующих:
Учитывая высокую эффективность нагревания с помощью токов высокой частоты необходимо использовать СВЧ генераторы для предварительного подогрева пресс материалов, перерабатываемых методом горячего прессования. Следует отметить, что подогрев токами высокой частоты не может быть использован в случае неполярных полимеров.
Разд.3 РЕОЛОГИЯ РАСПЛАВОВ ПОЛИМЕРОВ.
Тема 3.1. Классификация вязких жидкостей.
3.1.1.Кривая течения. Реологическая кривая. Логарифмическая аноморфоза.
3.1.2. Типы вязких жидкостей: ньютоновская, псевдопластичная, дилатантная, вязкопластичная.
Реология расплавов
Реология - наука, занимающаяся закономерностями течения жидкостей. Во всех реальных жидкостях, при перемещении одних слоев относительно других, возникают бурные или менее значительные силы трения, со стороны слоя движущегося более быстро, на слой движущийся медленнее, действует ускоряющаяся сила и наоборот, со стороны слоя движущегося медленнее, на более быстрый, действует тормозящая сила. Эти силы, действующие в движущейся жидкости, называются силами внешнего трения и направляются по касательной к поверхности слоев.
X - направление движения транспортируемой жидкости;
Z - аппликата, характеризующая ширину транспортируемого слоя.
Величина внешней силы F тем больше, чем больше площадка DF поверхности слоя. Кроме того силы внешнего трения тем больше, чем сильнее меняется скорость при переходе от одного слоя к другому. Положим, при переходе от одного слоя к другому происходит изменение скорости DV=V2-V1, изменение силы будет пропорционально градиенту скорости DV/DZ, таким образом, внутреннее трение будет равно:
DХ/DZ - представляет относительную деформацию слоя;
h - коэффициент внутреннего трения.
Поскольку внутреннее трение характеризуется способностью жидкости течь, этот коэффициент называется коэффициентом вязкости. Полученное выражение носит название закона Ньютона. В зависимости от природы жидкости и величины межмолекулярного (Вандервальсовского взаимодействия), различные жидкости отличаются по величине коэффициента вязкости, чем выше коэффициент вязкости, тем заметнее поведение жидкости отличается от поведения идеальной жидкости, описываемой законом Ньютона. Всё многообразие вязких жидкостей, к которым относится и расплав полимера, может быть сведено в четыре группы:
1. Ньютоновские;
2. Вязкопластичные (пластичновязкие);
3. Дилатантные;
4. Псевдопластичные.